Aplicações de processamento e análise avançada de imagens para a caracterização de imagens de microscopia de força atômica

• Main Author: Carlos Alberto Rodrigues
• Other Authors: Luciano da Fontoura Costa
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2003
• Subjects: AFM; Análise de imagens; Microscopia de Força Atômica; Processamento de imagens; Atomic force microscopy; Image analysis; Image processing
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76132/tde-19102011-102450/

Esta tese aborda a aplicação de técnicas avançadas de processamento e análise de imagens em problemas originais envolvendo imagens de microscopia de força atômica. Para isso, foi desenvolvida uma série de algoritmos para a caracterização e o entendimento do processo de formação de novos materiais poliméricos com perspectivas de inúmeras aplicações tecnológicas. As análises envolveram a determinação da orientação da morfologia de substratos para alinhamento de cristais líquidos, contagem e estimativa dos raios de domínios em filmes automontados POMA/PVS, análise do aumento da fotoluminescência em filmes PPV e estudos da curvatura espontânea de macromoléculas de polímeros. Dentre os algoritmos principais podemos citar a determinação da inclinação dos autovalores da matriz de covariância das coordenadas dos pontos da forma, aplicação da técnica dos máximos regionais e diagramas de Voronoi, filtros passabanda 2D através da transformada de Fourier e extração da curvatura multiescala. A implementação destes algoritmos envolveu algoritmos básicos de análise de imagens tais como esqueletização, dilatações exatas e extração do contorno de formas. A principal contribuição deste trabalho foi a implementação do software denominado SPIA (Scanning Probe Image Analysis) que possui ferramentas para análise e processamento de imagens incluindo todas as que foram utilizadas no decorrer deste trabalho além de outras ferramentas. Este software foi desenvolvido em ambiente Delphi sob o paradigma da orientação a objetos para plataformas Windows NT/9X/2000/XP. Possui uma interface amigável e semelhante a outros softwares dedicados a processamento de imagens. Todas as técnicas aplicadas foram testadas extensivamente e os resultados que corroboram sua eficiência são mostrados ao longo da tese === This thesis address the application of advanced techniques of processing and analysisof images in original problems involving images of atomic force microscopy. For this, a series of algorithms for characterization and understanding of process of formation of new polymeric materials was developed and implemented, with perspectives of many technological applications. The analysis was applied to the determination of orientation of the morphology of substrates for alignment of liquid crystals, counting and estimative of radiuses of granules in layer-by-layer polymer films, analysis of enhancement of photoluminescence in PPV cast films, as well as the study of curvature spontaneous of macromolecules. The principal algorithms included are determination of inclination of eigenvectors of matrix of covariance of coordinates of points of shape,application of regional maxima technique and Voronoi diagrams, passband filters 2D through Fourier Transform and curvature multiscale. The implementation of these algorithms involved a series of image analysis algorithms such as squeletonization, exact dilations and extracting of contour of shapes. The principal contribution of this work was to develop a software called SPIA (Scanning Probe Image Analysis) that includes tools for analysis of processing of images including that were used in this work. This software was developed in Delphi under object orientation paradigm to Windows NT/9X/2000/XP. It has a friendly interface similar to other image processing softwares. All this techniques were tested extensively and the results that corroborate the robustness of the algorithms are included throughout the thesis